JPS60237401A - 屈折率分布型媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光軸方向へ屈折率が変化している屈折率分布
型媒体及びその製造方法に関するものである。

従来の技術 レンズには各種の収差が存在することが知られている。

第５図は、平凸レンズの凸面側から光軸に平行な光を入
射させた場合の球面収差を示している。この平凸レンズ
は半径Ｒ＝２．４６８　＋ｕ＋、厚さＴ　＝　ｌ　＋ｎ
、凸面の曲率半径ρ＝３．５４５　ｍで且つ屈折率Ｎ　
＝　１．６０と均一であり、第５図より、最大で約−０
，９８ｍの球面収差を有していることが分る。

ところで、光軸方向へ屈折率が単調に変化している媒体
をある長さに切断し、低屈折率側を平面にまた高屈折率
側を球面に夫々研磨したものは、低収差レンズとなるこ
とが知られている。

この様なレンズの屈折率Ｎは、光軸と球面とが交わる点
の屈折率をＮｏとし、その点から光軸方向への距離を２
とすると、 Ｎ（ｚ）−Ｎ。−ｆ　（ｚ） ｆ＜ｚ）：ｚについての単調減少関数 と表される。

第６図は、屈折率Ｎ　（ｚ）が、 Ｎ（ｚ）＝Ｎ。・　（１−νｚ　）　−・−一−−−−
−−−−−−−−−■の様に位１ｉｚの一次関数として
表される場合を示している。しかし、より低収差（例え
ば１μｍ以下）のレンズを得る為には、屈折率Ｎ　（ｚ
）が０式のみではなく、位置ｚによって Ｎ（ｚ）　−Ｎｏ　・（１ｒｚ）　”ｚ−・−−−−一
−−−・−・−■ と表される分布を有したり、或いは０式と０式との中間
の分布を有したりする必要がある。

発明が解決しようとする問題点 ところが、屈折率分布が上述の様に複雑に制御されてい
る媒体を製造することは容易でない。

本発明は、この樟な問題点に鑑み、低収差でしかも製造
が容易な屈折率分布型媒体を提供することを目的として
いる。

問題点を解決するための手段 本発明は、光軸方向へ階段状に変化する屈折率を有して
いる屈折率分布型媒体に係るものである。

作用 本発明による屈折率分布型媒体の様に、屈折率分布が連
続的ではなく階段状に変化している場合でも、屈折率が
均「な媒体に比較して、収差を低減させることができる
。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照しなが
ら説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示している。この実施例
では、屈折率Ｎｉ、厚さＴｉの光学ガラス１が屈折率Ｎ
ｉの順にに層（ｉ＝１．２、−−−−−・−・−、Ｋ）
だけ積層されることによって、厚さＴの屈折率分布型媒
体２が形成されている。従って、この媒体２の屈折率Ｎ
は、第２図に示す様に、積層方向へ階段状に変化してい
る。

この様な媒体２においては、夫々の光学ガラス１の屈折
率Ｎｉ、厚さＴｉ及び層数Ｋを選定することによって、
屈折率分布や全体の厚さＴ等が互いに異なる多様な媒体
２を容易に製造することができる。

なお、媒体２の厚さＴが一定であれば、光学ガラス１の
層数Ｋが多い程、屈折率が連続的に変化する屈折率分布
型媒体に近付くことは当然である。

従って、層数Ｋを非常に多（してこの層数Ｋを実質的に
無限であると考えることができる様にすると共に、各層
の光学ガラス１の屈折率として■、０式及びこれらの中
間の値を選定すれば、既述の様により低収差（例えば１
μｍ以下）のレンズを容易に得ることができる。

媒体２は、屈折率がＮｉで両面を互いに平行に研磨され
た厚さＴｉの光学ガラス板をに枚準備し、これらの光学
ガラス板を屈折率Ｎｉの順に並べ、夫々を接着若しくは
融着することによって製造することができる。

なお、この後に光学ガラスの転移点近くまで媒体２を加
熱して、屈折率形成に寄与するイオンを夫々の光学ガラ
ス板の間で拡散させれば、境界での屈折率変化を滑らか
にすることができる。

また、各々の光学ガラス板の厚さＴｉ（ｉ＝１．２、−
一一−−−−−−−−−−・−、Ｋ）が非常に薄い為に
接着や融着が困難な場合には、厚さＴｉの比較的厚い光
学ガラス板で媒体２をまず製造し、その後に加熱延伸に
よってこの媒体２を薄くしてもよい。

また、ガラス微粒子合成バーナにガラス形成原料・ガス
を供給し、火炎加水分解法によって５ｉ０２を主成分と
して含有すると共に屈折率を調整するドーパントを含有
し′ζいるガラス形成微粒子を生成し、ドーパントの濃
度を変えながらガラス形成微粒子を出発基板に垂直な方
法からこの出発基板に付着成長させた後、高温加熱で透
明化することによっても、厚さ方向に屈折率が階段状ま
たは滑らかな階段状に変化している媒体２を製造するこ
とができる。

第３図は、以上の様にして製造して屈折率分布型媒体２
と、この媒体２から作成した屈折率分布型レンズ３とを
示している。媒体２は１１層の光学ガラス１が積層され
ることによって両面が平行平面に形成されており、夫々
の屈折率ＮｉはＮ＋＝１．６０、Ｎ２＝　１．５９　、
Ｎ３＝　１．５８、−−−−−−−−−−−−−−　、
Ｎ、。

＝１．５０で、夫々の厚さＴ１及び全体の厚さＴはＴｉ
−１／１１ｍｍ　（ｉ　＝　１．２、−−−−−−−−
−−−．１１　）　、Ｔ　−１，０鰭である。

レンズ３は、半径Ｒ＝２．４６８　ｔｍで、高屈折率側
には光線計算からめた曲率半径ρ−３，５４５■１の球
面加工が施されており、第５図の結果を得た既述の平凸
レンズと同じ形状である。

第４図は、レンズ３の凸面側から光軸に平行な光を入射
させた場合の球面収差を示している。この第４図から、
レンズ３は半径Ｒの９０％以内で球面収差が１０．０８
ｍｍ以下であり第５図に比較して球面収差が大幅に減少
していることが分る。

発明の効果 上述の如く、本発明による屈折率分布型媒体は、屈折率
を光軸方向へ階段状に変化させたものであるから、低収
差でしかも製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略的な斜視Ｍ、第２
図は第１図に示した一実施例の屈折率分布を示すグラフ
、第３図は第１図に示した一実施例から作成した屈折率
分布型レンズを示す概略的な斜視図、第４図は第３図に
示したレンズの球面収差を示すグラフである。 第５図は本発明の一従来例から作成したレンズの球面収
差を示すグラフ、第６図は別の従来例の屈折率分布を示
すグラフである。 なお図面に用いられた符号において、 １−−−−−−・−−−−−−−−一−光学ガラス２−
−−−−−・−−一−−−−−−−屈折率分布型媒体３
・−・−・−一−−−−−−−−−・−屈折率分布型レ
ンズである。 代理人　上屋　勝 常包芳男 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光軸方向へ階段状に変化する屈折率を有している屈
   折率分布型媒体。 ２、前記光軸方向の端面の少なくとも一方が平面ではな
   い特許請求の範囲第１項に記載の屈折率分布型媒体。 ３、互いに異なる屈折率を有し夫々が板状を成している
   複数の媒体を準備する工程と、前記複数の媒体を屈折率
   順に積層する工程とを夫々具備する屈折率分布型媒体の
   製造方法。 ４、前記複数の媒体を接着によっ吃積層する様にした特
   許請求の範囲第３項に記載の屈折率分布型媒体の製造方
   法。 ５、前記複数の媒体を融着によって積層する様にした特
   許請求の範囲第３項に記載の屈折率分布型媒体の製造方
   法。 ６、比較的厚い前記屈折率分布型媒体を加熱延伸するこ
   とによって比較的薄い前記屈折率分布型媒体を製造する
   様にした特許請求の範囲第３項〜第５項の何れか１項に
   記載の屈折率分布型媒体の製造方法。 ７、ＳｉＯ□を主成分として含有すると共に屈折率を調
   整するドーパントを含有しているガラス形成微粒子を生
   成する工程と、前記ドーパントの濃度を変えながら前記
   ガラス形成微粒子を基板に垂直な方向からこの基板に付
   着成長させる工程とを夫々具備する屈折率分布型媒体の
   製造方法。